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胞器 | |
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胞器,是细胞质中具有特定形态结构和功能的微器官,也称为拟器官或亚结构。其中质体与液泡在光镜下即可分辨,其他细胞器一般需借助电子显微镜方可观察。
细胞器(organelle)一般认为是散布在细胞质内具有一定形态和功能的微结构或微器官。但对于"细胞器"这一名词的范围,还存在着某些不同意见。细胞中的细胞器主要有:线粒体、内质网、中心体、叶绿体,高尔基体、核糖体等。它们组成了细胞的基本结构,使细胞能正常的工作,运转。[1]
介绍
细胞器分为:线粒体;叶绿体;内质网;高尔基体;溶酶体;液泡,核糖体,中心体。其中,叶绿体只存在于植物细胞,液泡只存在于植物细胞和低等动物,中心体只存在于低等植物细胞和动物细胞。另外,在中学阶段,细胞核并不承认为细胞器,而在大学阶段,细胞核则被认为是细胞中最大,最重要的细胞器。
细胞器是悬浮在细胞质基质中的具有特定结构功能的微小构造。[2]
细胞核属于真核细胞基本结构中最重要的组成部分,控制遗传和代谢。
成熟的植物细胞内体积最大是液泡。
动物细胞内面积最大的细胞器是内质网。
内质网
英文名(endoplasmic reticulum)
是由膜连接而成的网状结构,单层膜,是细胞内蛋白质加工,以及脂质合成的"车间"。可分为滑(光)面内质网和粗面内质网,粗面内质网加工蛋白,滑面内质网合成脂质。真核动植物细胞中都含有内质网。
单层膜。一般真核细胞中都有内质网,少数高度分化真核细胞(如人的成熟红细胞)以及原核细胞中没有内质网。在电镜下可以看到内质网是一种复杂的内膜结构,它是由单层膜围成的扁平囊状的腔或管组成,这些管腔彼此之间以及与核被膜之间是相连通的。
内质网按功能分为糙面内质网(rough ER)和光面内质网(smooth ER)两类。糙面内质网上所附着的颗粒是核糖体,它是蛋白质合成的场所。因此糙面内质网最主要的功能是合成分泌性蛋白质,膜蛋白以及内质网和溶酶体中的蛋白质。所合成蛋白质的糖基化修饰及其折叠与装配也都发生在内质网中。其次是参与制造更多的膜。光面内质网上没有核糖体,但是在膜上却镶嵌着许多具有活性的酶。光面内质网最主要的功能是合成脂类,包括脂肪、磷脂和甾醇等。
功能
内质网是指细胞质中一系列囊腔和细管,彼此相通,形成一个隔离于细胞质基质的管道系统。它是细胞质的膜系统,外与细胞膜相连,内与核孔复合体相通,将细胞中的各种结构连成一个整体,具有承担细胞内物质运输的作用。
内质网能有效地增加细胞内的膜面积,内质网能将细胞内的各种结构有机地联结成一个整体。这两种内质网的比例与细胞的功能有着密切的联系,如胰腺细胞中粗面型内质网特别发达,这与胰腺细胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有关,在睾丸和卵巢中分泌性激素的细胞中,则滑面型内质网特别发达,这与合成和分泌性激素有关。细胞质中内质网的发达程度与其生命活动的旺盛程度呈正相关。
内质网和核糖体是细胞内蛋白质合成和加工的及脂质合成"车间"。
种类划分
根据内质网膜上有没有附着核糖体,将内质网分为滑面型内质网(又称光面内质网)(smooth ER)和粗面型内质网(rough ER)两种。滑面内质网上没有核糖体附着,这种内质网所占比例较少,但功能较复杂,它与脂类、糖类代谢有关。粗面内质网上附着有核糖体,其排列也较滑面内质网规则,功能主要与蛋白质的合成有关。电镜下,内质网是由单位膜构成的扁囊(池)和小管,并互相通连。粗面内质网由扁囊和附着在其外表面的核糖体构成,表面粗糙,细胞核周围的粗面内质网可与核膜外层通连。主要功能是合成分泌蛋白质。滑面内质网表面光滑无核糖体附着,主要参与类固醇、脂类的合成与运输,糖代谢及激素的灭活等。
核糖体
英文名(ribosome)
无膜结构,分为附着核糖体和游离核糖体,将氨基酸合成蛋白质是由rRNA和核糖核蛋白构成的微小颗粒,是合成蛋白质的场所,所有细胞都含有核糖体。
核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(ribonucleoprotein particle),主要由RNA(rRNA)和蛋白质构成,其惟一功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链,所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。 核糖体无膜结构,主要由蛋白质(40%)和RNA(60%)构成。核糖体按沉降系数分为两类,一类(70S)存在于细菌等原核生物中,另一类(80S)存在于真核细胞的细胞质中。他们有的漂浮在细胞内,有的结集在一起。
核糖体是蛋白质合成的场所,它是由rRNA和蛋白质构成的,蛋白质在表面(称为大亚基),rRNA在内部(称为小亚基),并以共价键结合。核糖体是多种酶的集合体,有多个活性中心共同承担蛋白质合成功能。而每个活性中心又都是由一组特殊的蛋白质构成,每种酶或蛋白也只有在整体结构中才具有催化活性。
每一细胞内核糖体的数目可达数百万个,大部分处在细胞溶胶中,也有一些处在线粒体、叶绿体中。游离核糖体合成细胞质留存的蛋白质,如膜中的结构蛋白;而附在内质网上的核糖体合成向细胞外分泌的蛋白质,合成后向S-ER输送,形成分泌泡,输送到高尔基体,由高尔基体加工、排放。
构成核糖体的蛋白质
大肠杆菌核糖体蛋白的初级结构均被确定。大肠杆菌核糖体的30S亚基含S1-S21共21种蛋白质,50S亚基含L1-L34共34种蛋白质。这些蛋白质已被全部分离纯化。分子量约1万到3万。除S6、L7、L12之外全是碱性蛋白质。这些蛋白质是免疫学上独立的蛋白质,只有L7、L12显示出相互交叉反应。已知L7与L12是同一蛋白质,L7的N末端被乙酰化。已经确定了几种蛋白的一级结构。机能已经明确的蛋白质如下述:S1:与蛋白质合成的i因子(干扰因子)和Qβ复制酶的亚基Ⅰ为同一物质,可与mRNA结合;S4:ram(核糖体的双关性ribosomal ambiguity)基因的产物;S5:SPc〔壮观霉素(Spectinomycin)抗性〕基因的产物;S12:str(链霉素抗性)基因的产物;L7、L12:有和多肽链延长因子Tu及G间的相互作用,也有和起始因子和终止因子的相互作用。L11:肽基转移酶。
种类划分
按核糖体存在的部位可分为三种类型:细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体。 按存在的生物类型 可分为两种类型:真核生物核糖体和原核生物核糖体。 原核细胞的核糖体较小,沉降系数为70S,相对分子质量为2.5x103 kDa,由50S和30S两个亚基组成; 而真核细胞的核糖体体积较大,沉降系数是80S,相对分子质量为3.9~4.5x103 kDa,由60S和40S两个亚基组成。典型的原核生物大肠杆菌核糖体是由50S大亚基和30S小亚基组成的。在完整的核糖体中,rRNA约占2/3,蛋白质约为1/3。50S大亚基含有34多肽链和两种RNA分子,相对分子质量大的rRNA的沉降系数为23S,相对分子质量小的rRNA为5S。30S小亚基含有21多肽链和一个16S的rRNA分子。
真核细胞的核糖体
真核细胞中,核糖体进行蛋白质合成时,既可以游离在细胞质中,称为游离核糖体(free ribosome)。也可以附着在内质网的表面,称为膜旁核糖体或附着核糖体。参与构成RER,称为固着核糖体或膜旁核糖体,是以大亚基圆锥形部与膜接着游离核糖体(free ribosome)。
分布在线粒体中的核糖体,比一般核糖体小,约为55S(35S和25S大、小亚基),称为胞器或线粒体核体。凡是幼稚的、未分化的细胞、胚胎细胞、培养细胞、肿瘤细胞,它们生长迅速,在胞质中一般具有大量游离核糖体。
真核细胞含有较多的核糖体,每个细胞平均有10^6 ~10^7 个,而原核细胞中核糖体较少每个细胞平均只有1.5×10^4 ~1.8×10^4 个。真核细胞核糖体的沉降系数为80S,大亚基为60S,小亚基为40S。在大亚基中,有大约49种蛋白质,另外有三种rRNA∶28S rRNA、5S rRNA和5.8S rRNA。
小亚基含有大约33种蛋白质,一种18S的rRNA。 无论哪种核糖体,在执行功能时,即进行蛋白质合成时,常3-5个或几十个甚至更多聚集并与mRNA结合在一起,由mRNA分子与小亚基凹沟处结合,再与大亚基结合,形成一串,称为多聚核糖体(游离多聚核糖体及固着多聚核糖体),Polyribosome或Polysome。mRNA的长短,决定多聚核糖体的多少,可排列成螺纹状。
念珠状等,多聚核糖体是合成蛋白质的功能团。此时,每一核糖体上均在以mRNA的密码为模板,翻译成蛋白质的氨基酸顺序。在活细胞中,核糖体的大小亚基,单核糖体和多聚核糖体是处于一种不断解聚与聚合的动态平衡中,随功能而变化,执行功能量为多聚核糖体、功能完成后解聚为大、小亚基。 按在细胞中的分布分类 可分为游离核糖体和附着核糖体。
游离核糖体位于细胞质基质中,主要合成胞内蛋白,分泌在细胞内; 附着核糖体主要附着在糙面内质网上,负责合成外运蛋白,分泌在细胞外。